Муниципальный этап Всероссийской олимпиады школьников по химии 2011/2012 г.

Задание 1.

Бирюза – гидратированный ортофосфат-гидроксид меди и алюминия состава CuAl₆(OH)₈(PO₄)₄ · 5H₂O – издавна считалась камнем победы и счастья.

1. Определите количества (моль) меди, алюминия, фосфора, кислорода и водорода в 0,01 моль бирюзы.

2. Рассчитайте число атомов меди, алюминия, фосфора, кислорода и водорода в

0,01 моль бирюзы.

1. Какова массовая доля меди, алюминия, фосфора, кислорода и водорода в данном соединении?

Содержание верного ответа и указания по оцениванию (допускаются иные формулировки ответа, не искажающие его смысла)	Баллы
1) n(Cu) = 1 · 0,01моль = 0,01моль; n(Al) = 6 · 0,01 моль = 0,06 моль; n(P) = 4 · 0,01 моль = 0,04 моль; n(O) = 29 · 0,01 моль = 0,29 моль; n(H) = 18 · 0,01 моль =0,18 моль.
2) Число атомов считаем по формуле: N = NA · n, где NA = 6,02 · 1023(моль-1). N(Cu) = 6,02 · 1023моль-1 · 0,01 моль = 6,02 · 1021; N(Al) = 6,02 · 1023моль-1 · 0,06 моль = 3,61 · 1022; N(P) = 6,02 · 1023(моль-1) · 0,04 моль = 2,41 · 1022; N(O) = 6,02 · 1023(моль-1) · 0,29 моль = 1,75 · 1023; N(H) = 6,02 · 1023(моль-1) · 0,18 моль = 1,08 · 1023.
М(CuAl6(OH)8(PO4)4 · 5H2O) = 832 г/моль. 3)?(Cu) = 64: 832 = 0,0769 или 7,69%; ?(Al) = 162: 832 = 0,1947 или 19,47%; ?(Р) = 124: 832 = 0,1490 или 14,90%; ?(О) = 464: 832 = 0,5577 или 55,77%; ?(Н) = 18: 832 = 0,0216 или 2,16%.
Максимальный балл

Задание 2.

Формула углеводов может быть представлена как С_Х(Н₂О)_У.

1. Запишите формулы глюкозы С₆Н₁₂О₆ и сахарозы С₁₂Н₂₂О₁₁ в виде выше указанной формулы.

1. Рассчитайте массовые доли углерода, водорода и кислорода в пересчете на воду:

а) в глюкозе; б) в сахарозе.

Содержание верного ответа и указания по оцениванию (допускаются иные формулировки ответа, не искажающие его смысла)	Баллы
1) Для глюкозы искомая формула – С6(Н2О)6; для сахарозы – С12(Н2О)11
2) Составим соотношения: ?(С) = [х · Аr(C)]: Мr(углевода); ?(Н2О) = [у · Мr(Н2О)]: Мr(углевода) а) для глюкозы – соединение 1: ?1(С) =[ х · Аr(C)]: Мr(глюкозы) = (6 · 12):180 = 0,40 или 40%; ?1(Н2О) = [у · Мr(Н2О)]: Мr(глюкозы) = (6 · 18): 180 = 0,60 или 60% или ?1(Н2О) = 100 – 40 = 60%. б) для сахарозы – соединение 2: ?2(С) =[ х · Аr(C)]: Мr(сахарозы) = (12 · 12): 342 = 0,421 или 42,1%; ?2(Н2О) = [у · Мr(Н2О)]: Мr(сахарозы) = (11 · 18): 342 = 579 или 57,9%.
Максимальный балл

Задание 3.

Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

Ca? Ca(OH)₂? CaCO₃? Ca(HCO₃)₂? CaCl₂? Ca(NO₃)₂

 

Содержание верного ответа и указания по оцениванию (допускаются иные формулировки ответа, не искажающие его смысла)	Баллы
1) Cа + 2Н2O = Cа(OН)2 + H2?
2) Са(ОН)2 + СО2 = СаСО3 + Н2О
3) СаСО3 + СО2 + Н2О = Са(НСO3)2
4) Ca(HCO3)2 + 2HСl = СаСl2 + 2H2О + 2СО2
5) СаСl2 + 2AgNO3 = 2AgCl? + Ca(NO3)2
Максимальный балл

Задание 4.

Вам выдана смесь следующих веществ: железо, сажа, медь, мел, поваренная соль.

1. Предложите план разделения этих веществ, используя воду и соляную кислоту.

2. Какое лабораторное оборудование потребуется для разделения этой смеси?

3. Напишите уравнения реакций, которые будут использованы при разделении.

4. Рассчитайте массу мела в смеси по объему выделившегося газа в 5,6 л.

Содержание верного ответа и указания по оцениванию (допускаются иные формулировки ответа, не искажающие его смысла)	Баллы
1) Железо отделяем магнитом. Оставшуюся смесь поместим в воду – поваренная соль растворится, сажа будет на поверхности. Раствор профильтруем. Сажа останется на фильтре. Фильтрат выпарим, это будет NaCl. Медь и мел обработаем соляной кислотой. Мел (СаСО3) раствориться, а медь останется.
2) Для разделения потребовалось следующее оборудование: магнит, прибор для фильтрования (штатив с кольцом, воронка, фильтр, стеклянная палочка, сборник фильтрата (стаканчик)), фарфоровая чашка для выпаривания, электроплитка, химический стакан для растворения
3) СаСО3 + 2НСl = CaCl2 + H2O + CO2? Cu + HCl?
4) Найдем количество вещества газа СО2: n(CO2) = 5,6 л: 22,4 моль/л = 0,25 моль; n(CаСO3) = n(CO2) = 0,25 моль; m(СаСО3) = 0,25 моль · 100 г/моль = 25 г.

Задание 5.

Французский химик К.Л. Бертолле, изучая действие хлора на гидроксид калия в водном растворе, получил соль, названную впоследствии его именем. Как показал химический анализ, в составе этой соли оказался калий, хлор и кислород.

1. Установите формулу соли, полученной К.Л. Бертолле, если массовая доля калия 31,8%, хлора – 29,0%.

2. Напишите уравнение реакции получения этой соли.

3. Какой объем хлора можно получить при взаимодействии 1 моль этой соли с соляной кислотой?

Содержание верного ответа и указания по оцениванию (допускаются иные формулировки ответа, не искажающие его смысла)	Баллы
1) KxClyOz ?(О) = 100 – (31,8 + 29,0) = 39,2%. Х: У: Z =?(К)/Аr(К):?(Сl)/ Ar(Cl):?(O)/Ar(O) Х: У: Z = 0,318/39: 0,29/ 35,5: 0,392/16 = = 0,00815: 0,00816: 0,0245 = 1: 1: 3. Формула соли KClO3
2) 6КОН + 3Сl2 = KClO3 + 5КCl + 3H2O
2) KClO3 + 6HCl = 3Cl2? + KCl + 3H2O 1 моль 3 моль V(Cl2) = 3 моль · 22,4 л/моль = 67,2 л.

 

Класс-отборочный тур

1-1. Как известно, сумма степеней окисления всех элементов в любом соединении должна быть равна нулю. Основываясь на данном положении, определите степени окисления каждого элемента в соединениях, формулы которых: NH₄NO₃, HClO₄, KCl, BaMnO₄, Na₂SO₃.

1-2. Как известно, сумма степеней окисления всех элементов в любом соединении должна быть равна нулю. Основываясь на данном положении, определите степени окисления каждого элемента в соединениях, формулы которых: NH₄ClO₄, H₂SO₄, Na₂S, AlPO₄, KNO₃.

2-1. Атом элемента Х имеет электронную конфигурацию 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶5s². Определите химический элемент, установите формулы его оксида и гидроксида. Каковы кислотно-основные свойства этих соединений? Ответ проиллюстрируйте уравнениями реакций.

2-2. Атом элемента Y имеет электронную конфигурацию 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰5s²5p⁶6s². Определите химический элемент, установите формулы его оксида и гидроксида. Каковы кислотно-основные свойства этих соединений? Ответ проиллюстрируйте уравнениями реакций.

3-1. В 120 г воды растворили 40 г пятиводного сульфата меди (II). Рассчитайте массовую долю сульфата меди в полученном растворе.

3-2. В 200 г воды растворили 40 г семиводного сульфата магния. Рассчитайте массовую долю сульфата магния в полученном растворе.

4-1. Некий бесцветный газ Х легче воздуха. Известно, что он горит в кислороде, может образовывать с ним взрывоопасную смесь, восстанавливает медь из ее оксида. В лаборатории этот газ получают взаимодействием металлов с кислотами. Определите газ Х, приведите его название. Напишите уравнения упомянутых в тексте задания трех реакций.

4-2. При исследовании твердого вещества Y было установлено, что при нагревании оно разлагается с образованием бесцветного газа, вызывающего помутнение известковой воды, и оксида металла, который называют "негашеной известью". "Негашеная известь" может присоединить молекулу воды с образованием "гашеной извести". Установите формулу вещества Y, приведите его название. Напишите уравнения упомянутых в тексте задания трех реакций, укажите признаки протекания этих процессов.

5-1. Расставьте коэффициенты в приведенных ниже схемах реакций. Укажите признаки их протекания.

1) Na₃PO₄ + CaCl₂ → Ca₃(PO₄)₂ + NaCl

2) K₂SO₄ + BaCl₂ → BaSO₄ + KCl

3) H₂ + N₂ → NH₃

4) Fe + O₂ → Fe₂O₃

5) CO₂ + Na₂O + H₂O → NaHCO₃

 

Муниципальный этап Всероссийской олимпиады школьников по химии 2011/2012 г.

Задача 8-1.

Шаловливый котенок Боззи, в погоне за воображаемым тигром, столкнул со стола незакрытый пузырек с нашатырным спиртом, и вскоре комната наполнилась неприятным запахом. Известно, что "нашатырным спиртом" медики называют водный раствор аммиака - NH₃. Сколько молекул этого вещества вырвалось на свободу, если на полу оказалось 48 г 8%-ного раствора аммиака?

Задача 8-2.

"Мама, - сказала Маша, - давай я помогу тебе варить компот!" "Хорошо, - ответила мама, - физику и химию ты уже изучаешь, вот тебе задание: приготовь для начала 1 литр 15%-ного сахарного сиропа". "Ну, это несложно", - решила Маша. Она взяла мерную кружку, поставила ее на домашние весы и налила в нее точно 850 г воды, а затем добавила точно 150 г сахара. Затем ей пришлось долго перемешивать это все ложкой, но когда сахар растворился, оказалось, что уровень жидкости в кружке меньше 1 литра. "Странно, - подумала Маша, - вроде я ничего не расплескала. Но добавим водички!" И она долила воды точно до метки 1 литр. Но вот беда, теперь весы показывали, что в кружке 1060 г сиропа!

Возможно, что в компотоварении точная концентрация не важна, но все таки, чему равна массовая доля сахара в полученном Машей сиропе?

Можно ли из данных задачи рассчитать, чему равна плотность 15%-ного сиропа?

Сколько сахара (или воды) надо добавить, чтобы сироп стал точно 15%-ным?

Что следовало сделать Маше, чтобы растворение сахара шло быстрее?

Задача 8-3.

Второклассник Дима увидел в учебнике старшего брата такое задание: "Что такое простые и сложные вещества? Приведите примеры". Недолго думая, он взял листок и написал: "Простые вещества - это те, которые просто добываются. Простое вещество - воздух, потому что он вокруг нас и мы все им дышим. Простое вещество - вода, чтобы ее добыть, нужно просто открыть кран. Самые сложные вещества - это, наверное, золото и алмазы, они трудно добываются и дорого стоят."

Как Вы объясните младшему брату, что такое простые вещества и что такое сложные? Чем на самом деле являются воздух, вода, золото и алмазы?

Какими наблюдениями или экспериментами можно доказать, что воздух и вода не так просты, как кажется? Ответ подкрепите формулами, при необходимости - уравнениями реакций.

Задача 8-4.

Членам химического кружка Линару и Диляре предложили выбрать самое эффективное азотное удобрение для пришкольного участка. В магазине "Садовод" им предложили в качестве азотных удобрений нитрат аммония NH₄NO₃, нитрат калия KNO₃, и нитрат кальция, формула которого на пакете не была указана. Впрочем эту формулу ребята написали без труда, но потом задумались, как им определить, в каком удобрении азота больше?

Какой расчет предложили бы Вы провести, если бы перед вами стояла аналогичная задача? Проведите этот расчет и укажите самое эффективное удобрение.

Задача 8-5.

Встретились как-то в растворе серной кислоты атом Серы и атом Водорода и заспорили.
- "Мы тут главные, - кричал атом Серы, - мы в 32 раза тяжельше!"
- "Нет мы тут главные, - отвечал атом Водорода, нас в 32 раза больше!"

Возможно, они и по сей день спорят. А как Вы думаете, какова массовая доля серной кислоты в растворе, где мог состояться такой спор?